CS262390B1

CS262390B1 - Sensor head for spectral measurement of temperature

Info

Publication number: CS262390B1
Application number: CS871592A
Authority: CS
Inventors: Ivan Stransky; Antonin Glanc
Original assignee: Ivan Stransky; Antonin Glanc
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS159287A1

Abstract

ŘeSení patří do oboru měření teplot a vztahuje se na problém zvýSení přesnosti měření teploty snímací hlavou, jejíž pyrodetektor střídavě snímá teplotu měřeného předmětu a teplotu zadní strany clony, případně teplotu touto zadní stranou clony odráženou, přičemž teplota okolí clony je měřena kontaktně referenčním čidlem. Podstata řeěení je v tom, že pyrodetektor a referenční čidlo jsou umístěny na téže straně clony, přičemž clona je na straně přivrácené k pyrodetektoru a referenčnímu čidlu opatřena zrcadlovým povrchem a referenční plocha referenčního čidla je opatřena černým matným povrchem, černý matný povrch má přibližně'vlastnosti absolutně černého tělesa, takže má s velkou přibližností tutéž teplotu, kterou měří referenční čidlo kontaktně a kterou snímá pyrodetektor odrazem přes zrcadlový povrch clony.The solution belongs to the field of temperature measurement and relates to the problem of increasing the accuracy of temperature measurement by a sensing head, the pyrodetector of which alternately senses the temperature of the measured object and the temperature of the back side of the screen, or the temperature reflected by this back side of the screen, while the temperature around the screen is measured by contact with a reference sensor. The essence of the solution is that the pyrodetector and the reference sensor are located on the same side of the screen, while the screen is provided with a mirror surface on the side facing the pyrodetector and the reference sensor and the reference surface of the reference sensor is provided with a black matte surface, the black matte surface has approximately the properties of an absolutely black body, so that it has, with a high approximation, the same temperature that the reference sensor measures by contact and that the pyrodetector senses by reflection through the mirror surface of the screen.

Description

Vynález se týká snímací hlavy zařízení pro spektrální měření teploty s optickým členem nebo kondenzorem, pyrodetektorem, referenčním čidlem, umístěným ve stěně tělesa snímací hlavy nebo v referenční ploše adiabaticky uspořádané.The invention relates to a sensing head of a temperature spectral measuring device with an optical member or condenser, a pyrodetector, a reference sensor placed in a wall of the sensing head body or in a reference surface adiabatically arranged.

Je známé měřit teplotu předmětu či prostředí pyrodetektorem, jež se střídavě zaměřuje na měřený předmět či prostředí a na další předmět o známé teplotě. Obvykle se jako předmět o známé teplotě používá clona s výřezy, rotující před pyrodetektorem, takže na pyrodetektor dopadá s pravidelnou frekvencí proud tepelných paprsků od měřeného předmětu a od povrchu clony.It is known to measure the temperature of an object or environment with a pyrodetector, which alternately focuses on the object or environment being measured and another object of known temperature. Typically, an orifice plate with rotations in front of the pyrodetector is used as an object of known temperature, so that a stream of heat rays from the object to be measured and the surface of the orifice strikes the pyrodetector at a regular frequency.

Aby byla zajištěna známá teplota povrchu clony, ozařuje se clona zdrojem záření o známé teplotě, jehož paprsky se od clony odrážejí směrem k pyrodetektoru. Spolehlivost měření vyžaduje, aby teplota referenčního zdroje tepla byla trvale regulována a kontrolována. Rovněž odraz paprsků referenčního zdroje od povrchu clony musí být co nejdokonalejší a proto povrch clony musí být zrcadlově lesklý. Pyrodetektor tak nesnímá teplotu povrchu clony, ale přímo teplotu referenčního zdroje se známým koeficientem odrazu.In order to ensure a known temperature of the orifice surface, the orifice is irradiated with a radiation source of known temperature, whose rays reflect from the orifice towards the pyrodetector. Measurement reliability requires that the temperature of the reference heat source be constantly controlled and controlled. Also, the reflection of the rays of the reference source from the aperture surface must be as perfect as possible, and therefore the aperture surface must be specularly glossy. Thus, the pyrodetector does not sense the temperature of the aperture surface, but directly the temperature of the reference source with a known reflection coefficient.

Jiné řešení je známo z popisu k československým autorským osvědčením čísel 257 614 a 259 930. V uvedených případech se clona neozařuje referenčním zdrojem, ale v tělese, v němž je umístěna clona, je uspořádán referenční snímač teploty, který snímá teplotu stěny tělesa, tedy teplotu okolí clony, načež se zjištěná teplota přičítá k rozdílu mezi změřenou teplotou předmětu a teplotou povrchu clony, zjištěnému pyrodetektorem, jako teplotní korekce.Another solution is known from the description of the Czechoslovak author's certificate numbers 257 614 and 259 930. In these cases, the orifice is not irradiated by a reference source, but in the body in which the orifice is located, a reference temperature sensor is arranged. the aperture is then added to the difference between the measured object temperature and the aperture surface temperature detected by the pyrodetector as a temperature correction.

Přesnost stanovení teploty tímto zařízením záleží tedy na tom, do jaké míry je zajištěna shoda mezi teplotou stěny tělesa, kterou zjišťuje referenční čidlo a teplotou povrchu clony, případně jejího odrazu, kterou zjištuje pyrodetektor.The accuracy of temperature determination by this device therefore depends on the degree of consistency between the body wall temperature detected by the reference sensor and the orifice surface temperature, or its reflection, detected by the pyrodetector.

Okolem vynálezu je vytvořit snímací hlavu pro spektrální měření teploty tak, aby teplota povrchu referenčního čidla, měřená kontaktně, co nejpřesněji odpovídala teplotě povrchu referenčního čidla, snímané pyrodetektorem odrazu přes clonu.It is an object of the invention to provide a sensing head for spectral temperature measurement such that the surface temperature of the reference sensor, measured in contact, as closely as possible corresponds to the surface temperature of the reference sensor sensed by the reflection pyrodetector over the orifice plate.

Oloha je řešena vytvořením snímací hlavy zařízení pro spektrální měření teploty s optickým členem nebo kondenzorem, pyrodetektorem, referenčním čidlem, umístěným ve stěně tělesa snímací hlavy nebo v referenční ploše adiabaticky uspořádané, jehož podstata podle vynálezu spočívá v tom, že pyrodetektor a referenční čidlo jsou umístěny na téže straně clony, přičemž cloita je na straně přivrácené k detektoru a referenčnímu čidlu opatřena zrcadlovým povrchem a referenční plocha referenčního čidla je opatřena černým matovým povrchem.The object of the invention is to provide a sensing head of a spectral temperature measuring device with an optical member or condenser, pyrodetector, reference sensor placed in the wall of the head of the sensing head or in a reference surface adiabatically arranged. on the same side of the orifice, the cloita on the side facing the detector and the reference sensor is provided with a mirror surface and the reference surface of the reference sensor is provided with a black matt surface.

Výhoda snímací hlavy, vytvořené podle vynálezu, je v tom, že umožňuje přesné stanoveni referenční teploty jednoduchým a spolehlivým uspořádáním.The advantage of the sensing head formed in accordance with the invention is that it allows accurate determination of the reference temperature by a simple and reliable arrangement.

Přiklad provedení snímací hlavy pro spektrální měření teploty, vytvořené podle vynálezu, je znázorněn na připojeném výkresu.An exemplary embodiment of a sensor head for spectral temperature measurement made in accordance with the invention is shown in the accompanying drawing.

Optický člen £ zaměřuje tepelné paprsky, vysílané předmětem P na aktivní plochu pyrodetektoru 3. Mezi optickým členem £ a pyrodetektorem £ je uspořádána clona 2, opatřená výřezy, jejíž osa rotace je skloněna vzhledem k ose optického členu £. Clona 2 je poháněna nevyznačeným krokovým motorem.The optical member 6 directs the heat beams transmitted by the object P to the active surface of the pyrodetector 3. A slit 2 is provided between the optical member 6 and the pyrodetector 6, provided with slits, the axis of rotation of which is inclined relative to the axis of the optical member. The air curtain 2 is driven by an unmarked stepper motor.

Ve stěně, případně na. stěně tělesa snímací hlavy je na téže straně clony 2, co je umístěn pyrodetektor £, umístěno referenční čidlo £, které měří teplotu černého matného povrchu 5, přivráceného ke cloně 2. Clona 2 je na straně přivrácené k referenčnímu čidlu £ a tedy i k pyrodetektoru £ opatřena zrcadlovým povrchem £. Černý matný povrch 5 je zhotoven například napařením kovu.In the wall, possibly on. On the side of the sensor head housing, on the same side of the aperture 2 as the pyrodetector 6 is located a reference sensor 6, which measures the temperature of the black matt surface 5 facing the aperture 2. The aperture 2 is on the side facing the reference sensor 6 and provided with a mirror surface 6. The black matt surface 5 is made, for example, by metal vapor deposition.

Černý matný povrch £ má přibližně vlastnosti absolutně černého tělesa, takže má s velkou přibližností tutéž teplotu, kterou měří referenční čidlo £.The black matt surface má has approximately the properties of an absolutely black body, so that it has the same temperature as that measured by the reference sensor velkou with great approximation.

Snímací hlava pro spektrální měření teploty, vytvořená podle vynálezu, pracuje takto.The sensing head for spectral measurement of temperature produced according to the invention operates as follows.

Pyrodetektor 3 snímá střídavě povrchovou teplotu předmětu P a zadní strany clony 2 která je opatřena zrcadlovým povrchem £. To znamená, že tato zadní strana clony 2 odráží teplotu černého matného povrchu £ referenčního čidla £. Snímací hlava je napojena na obr. neznázorněné vyhodnocovací zapojení, které vyhodnocuje rozdíl mezi teplotou odráženou zrcadlovým povrchem £ clony 2 a teplotou předmětu P, k čemuž přičítá teplotu referenčního čidla £ a tak zjišEuje, absolutní teplotu povrchu předmětu P. Uspořádání snímací hlavy zajišEuje, že teplota zrcadlového povrchu £ clony 2 je totožná s teplotou, měřenou referenčním čidlem £, čili totožnost teploty měřené pyrodetektorem £ přes odraz od zrcadlového povrchu £ a teplotou měřenou kontaktně referenčním čidlem £.The pyrodetector 3 senses alternately the surface temperature of the object P and the back of the orifice 2, which is provided with a mirror surface 6. That is, this back of the diaphragm 2 reflects the temperature of the black matte surface 6 of the reference sensor 6. The sensing head is connected to an evaluation circuit (not shown), which evaluates the difference between the temperature reflected by the mirror surface 6 of the orifice 2 and the temperature of the object P, plus the temperature of the reference sensor 6, thus determining the absolute surface temperature of the object P. the temperature of the mirror surface 4 of the orifice 2 is identical to the temperature measured by the reference sensor 6, i.e. the temperature measured by the pyrodetector 6 through reflection from the mirror surface 6 and the temperature measured by the contact reference sensor 6.

Claims

Sensing head of a spectral temperature measuring device with an optical member or condenser, pyrodetector, reference sensor located in the sensor head body or in a reference surface adiabatically arranged, characterized in that the pyrodetector (3) and the reference sensor (4) are located on the same side the aperture (2), the aperture (2) having a mirror surface (6) on the side facing the pyrodetector (3) and the reference sensor (4) and the reference surface of the reference sensor (4) having a black matt surface (5).